Hoe presteren PTFE-verwarmers in elektropolijstbaden voor roestvrij staal?
Laat een bericht achter
Roestvrij staal wordt gladgemaakt tot een oogverblindende, corrosie{0}}bestendige glans door elektrolytisch polijsten, een proces waarbij het wordt ondergedompeld in een heet, stroperig zuurbad. PTFE is een van de weinige verwarmingsmaterialen die dit intense mengsel van fosfor- en zwavelzuren gelijkmatig en zonder vervuiling kan verwarmen. De combinatie van een PTFE-verwarmer en een elektropolijstbad is de standaardoptie geworden voor oppervlakteafwerkingsactiviteiten waarbij chemische inertheid en zuiverheid niet-onderhandelbaar zijn.
Badomgeving voor elektropolijsten
Elektrolytisch polijsten van roestvrij staal wordt gewoonlijk uitgevoerd in een verwarmde combinatie van 40 tot 70 procent fosforzuur (H₃PO₄) en 10 tot 30 procent zwavelzuur (H₂SO₄) met kleine toevoegingen van additieven, zoals chroomzuur of organische oppervlakteactieve stoffen, in bepaalde formuleringen. Het bad is tussen de 60 en 80 graden -heet genoeg om de viscositeit te verlagen en de ionische geleidbaarheid te bevorderen, maar ver onder het kookpunt van de zuren.
Bij deze temperaturen is het bad dik en stroperig, met een viscositeit die meerdere malen zo groot is als die van water. Een dergelijke hoge viscositeit brengt unieke verwarmingsproblemen met zich mee. De snelheid van de warmteoverdracht van de dompelverwarmer naar de zure oplossing is lager dan die naar waterige galvaniseerbaden en stagnatiezones hebben de neiging zich op de verwarmingsoppervlakken te vormen, tenzij actief roeren wordt toegepast.
Waarom PTFE beter is dan verwarming met metalen mantels
De elektropolijstbaden kunnen traditionele dompelverwarmers met metalen omhulsels van staal, titanium of legering snel vernietigen of vervuilen. Fosfor- en zwavelzuren tasten de meeste metalen aan bij een temperatuur van 60-80 graden. Titanium is onder bepaalde omstandigheden bestand tegen zuiver zwavelzuur, maar wordt aangetast door geconcentreerde fosforzuurmengsels. Belangrijker is dat bij metaalcorrosie ionen in het bad vrijkomen. IJzer-, nikkel-, chroom- of titaniumionen. Deze komen vast te zitten in de elektrolytisch gepolijste laag en veroorzaken oppervlaktefouten, doffe plekken of putjes.
PTFE-dompelverwarmers (polytetrafluorethyleen) lossen beide problemen op. Het materiaal is volledig bestand tegen fosfor- en zwavelzuren over het hele bereik van bedrijfstemperaturen. Er vindt geen chemische reactie en geen uitloging van metaalionen plaats. Bovendien voorkomt het niet-aanbakoppervlak van PTFE dat het stroperige, stroperige zuur blijft plakken of aanbakken op de verwarmingsmantel. Dankzij deze zelfreinigende functie-kan de efficiëntie van de warmteoverdracht gedurende een periode van maanden worden gestabiliseerd bij continu gebruik.
In de praktijk werkt een elektropolijstbadopstelling met PTFE-verwarming duizenden uren zonder waarneembare achteruitgang van het omhulselmateriaal. De enige slijtage die bij praktische installaties wordt opgemerkt, is lichte slijtage door het hanteren of door vaste deeltjes die in zwaar gebruikte kuipen zweven.
Thermische prestatieaspecten
De maximale continue bedrijfstemperatuur van PTFE bedraagt ongeveer 110 graden, ruim boven de bovengrens van 80 graden van elektropolijstbaden. De verwarmer is dus vrij van thermische spanning. De hoge viscositeit van het bad vereist echter een zorgvuldige afweging van de wattdichtheid en de vloeistofbeweging.
De aanbevolen wattdichtheid voor PTFE-verwarmers in elektropolijstbaden is kleiner dan of gelijk aan 1,2 W/cm2. Vaak wordt een conservatievere waarde van 1,0 W/cm2 gebruikt. Dit is minder dan de 1,5 W/cm2 die is toegestaan voor goed geroerde waterige oplossingen. Er zijn twee redenen:
Voor viskeuze vloeistoffen zijn de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënten lager, waardoor de warmte langzamer uit de mantel wordt afgevoerd.
Dit kan leiden tot zuurafbraak of plaatselijk koken van het watergehalte, wat resulteert in belvorming op de omhulling, wat de warmteoverdracht verder schaadt.
Roeren is nodig om een uniforme badtemperatuur te bereiken en hete plekken te voorkomen. Veelvoorkomend zijn mechanisch mengen, roerders op de bodem of recirculatiepompen. Luchtspoelen wordt vaak vermeden omdat hierdoor zuurstof en vocht worden geïntroduceerd die de elektrolytchemie kunnen veranderen.
